SU1302420A1

SU1302420A1 - Цифровой рекурсивный фильтр

Info

Publication number: SU1302420A1
Application number: SU853988456A
Authority: SU
Inventors: Виктор Игнатьевич Литюк; Валерий Николаевич Цыганков; Анна Валентиновна Цыганкова
Original assignee: Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова
Priority date: 1985-12-09
Filing date: 1985-12-09
Publication date: 1987-04-07

Abstract

Изобретение относитс к дифровой радиоизмерительной технике и может быть использовано при построении цифровых анализаторов спектра и устройств цифровой фильтрации сигналов, у которых интервал времени между входными отсчетами меньше, чем интервал времени вычислени одного выходного отсчета в узлах устройства. Цель изобретени - повышение быстродействи . Поставленна цель достигаетс за счет того, что цифровой рекурсивный фильтр содержит сумматор 1,

Description

элементы задержки 2, умножители 3, блок посто нной пам ти 4, элементы задержки 5,6, сумматоры 7, умножители 8, элемент задержки 9, умножи1

Изобретение относитс к цифровой радиоизмерительной технике и может быть использовано при построении циф- рЬвых анализаторов спектра и уст- ройств цифровой фильтрации сигналов, 5 у .которых интервал времени между входными отсчетами меньше, чем интервал времени вычислени одного выходного отсчета в узлах устройства.

Целью изобретени вл етс повыше- 0 ние быстродействи .

На фиг,1 изображена структурна схема цифрового рекурсивного фильтра с N входами и выходами; на фиг.2 - Временное диаграммы работы цифрового 5 рекурсивного фильтра с трем входами трем выходами.

X

Цифровой рекурсивный фильтр содержит сумматор 1, элементы 2 задерж- 20 ки, умножители 3, блок 4 посто нной пам ти, элементы 5 и 6 задержки, сумматоры 7, умножители 8, элемент 9 задержки, умножители 10, элемент 11 задержки, умножители 12, элемент 13 25 задержки, умножители 14-16 и элемент 17 задержки.

.Рассмотрим работу цифрового рекур- сивново фильтра при N-кратном распараллеливании входных отсчетов. Пусть в момент времени во всех цифровых элементах 5 задержки (Ш13ДЧ5), Щ13ДЧ2, ЦЛЗДЧ6, 1ЩЗ,Ц9, ЦЛЗДЧ11 записаны нули и на .все N входов устройства поступают коды выборок входной реализации х„,о ; XN,, , N,1 N-1 ® первый индекс означает степень распараллеливани входной реализаций, а второй индекс указывает номер выборки в последовательности входных отсчетов. Одновременно из блока 4 посто нной пам ти (ПЗУДЧ4) на вторые входы всех умножителей 10 (ПмДЧЮ) поступает код числа В, равный первому коэффициенту обратной св зи цифрового рекурсивного

фильтра . В этот же момент време-

35

40

45

тель 10, элемент задержки 11, умножитель 12, элементы задержки 13, умножители 14, 15, 16 и элемент задержки 17, 2 ил о

ни коды выборок входной реализации XN.O N-, , ....,, поступают на первые входы N-1-го. ПмДЧВ, одновременно код, соответствующий числу Xfiu , поступает на первый вход первого СмДЧ7, а коды выборок х„, , N,2 ,N-i 3 входы соответствующих N-1 ЦЛЗДЧ5, имеюпдах задержки t Т. В момент времени в первом СмДЧ7 происходит суммирование, и в момент времени t Т на выходе первого СмДЧ7 образуетс код, соответствующий числу Xf,Q + О + О + О, который поступает на вход ЦЛЗДЧ9, обеспечивающего задержку на выходах N-1-го ПмДЧВ. В момент времени образуютс коды чисел, соответствующих числам XN,O-В; х„,.В х.В ,..., N N-1 которые поступают на вторые входы соответствующих N-2-x СмДЧ7 и на второй вход СмДЧ1 после N-2-x ЦПЗДЧ5, на первые входы N-2-x соответствующих СмДЧ7 поступают коды выборок

N-1 N.-2 ,N-1 КОД, соответствующий выборке Xf(j,, , поступает одновременно на первый вход СМДЧ1 и на вход ЦПЗДЧб, который дает задержку на t сГ.

.1 .

В момент времени t в СмДЧ и СмДЧ 1 происходит суммирование действительных чис(Ш, поступающих на их входы, при этом на их выходах, а значит , и на первом, втором, третьем,

четвертом N-M выходах устройства

в момент времени получаютс коды , соответствукщйе числам УН,, х„, + Вх,р ,

УМ, ,2 ™N,i

У.Ъ N.3 N,2

Ун,н+1 +H,NM + Вх

N,11 -1

а на выходе Щ13ДЧ9, а значит и на выходе устройства под номером 1 -код соответствующий числу Уц х + 0.

Таким образом, в момент времени на N выходах устройства по- вл ютс коды, соответствующие отклику цифрового рекурсивного фильтра второго пор дка в соответствующий момент времени. Одновременно код, соответствующий числу , поступает на вход ЦПЗДЧ11, который дает задержку на t С, и на первый вход ПмДЧЮ. Одновременно из ПЗУДЧ4 поступает код числа Д, Д В2, где В1, В2 - коэффициенты обратной св зи цифрово- го рекурсивного фильтра второго пор дка . Коды, соответствующие числам Уцл i Ум.г i Ум,м-2 поступают на входы N-2-X ЦЛЗДЧ13, которые дают задержку на t о , код, соответствующий числу у,, „., , поступает на вход ЦПЗДЧ2, который дает задержку на t Т.

В момент времени t t на первый вход ПмДЧ1б с выхода ЦПЗДЧб поступа- ет код, соответствующий числу х одновременно из ПЗУДЧА поступает код соответствующий числу В, В В1, где В1 - коэффициент обратной св - зи цифрового рекурсивного фильтра в момент времени на выходе ПмДЧ16 а следовательно, на втором входе первого СмДЧ7 - код, соответствующий числу ,,,-В. Одновременно на входы цифрового рекурсивного фильтра поступает втора группа выборок входных

чисел х, ; х„„„ -,

N,2 N-1 °

торые поступают на первые входы N-1-го ПмДЧЗ. Код, соответствующий числу X „ц , поступает на первый вход первого СмДЧ7, одновременно коды, соответствующие числам х,,., х , ..., ., , поступают на соответствующие входы N-1 Щ13ДЧ5, в этот же момент времени на выходе ПмДЧЮ по витс код, соответствующий числу У„р-Д (х,+ ).Д,. который одновременно по вл етс и на четвертом входе первого СмДЧ7, в момент време- ни происходит суммирование кодов , поступающих на входы первого СмДЧ7. В этот же момент времени на первом входе ПмДЧ12 по витс код,-соответствующий числу Х|,, + , одновременно из ПЗУДЧ4 на второй вход ПмДЧ12 поступает код, соответствующий числу Е В1 В2. На первом входе ПмДЧ14 и одновременно на первых входах ПмДЧ15 в момент времени Г по в тс коды, соответствующие числам у„, J y,j i.,., , а на первом входе ПмДЧЗ и на входе второй Щ13ДЧ2 - код, соответствующий числу

У.

N,N-1

. Одновременно из ПЗУДУ4 на вторые входы всех ПмДЧ15 поступает код числа Е, а на вторые входы всех

ПмДЧ14, второго ПМДЧЗ - к од числа Д. В момент времени 1: на выходе первого СмДЧ7 после операции сложени по витс код, соответствующий числу XN,N+ B-XN.N, + Д Уи,о х.щ + В-х.., + + Д(хц,, + В. XN,O ) х„ + В-Хц.,+ + + В Д-Х)цо , который одновременно поступит на вход ЦЛЗДЧ9. В момент времени на выходах ПмДЧ11 и ПмДЧ13 по в тс коды, соответствующие числам

УМ.О-Е (N,0 0)-Ei Ум,, Е (XN,, + B-XK,O ) Е;

N.2

(XN + В-х, ).Е-,

N,N-2 (N,N-2 + В-Х,„.з

) Е,

которые одновременно поступают на третьи входы N-2-x СмДЧ7 с номерами i+1, где ,2,3,...,6,...,N-2, код,

соответствующий числу Уц,м--2.

N,N-2. + B-x,,N-i ) Е, поступает на третий вход СмДЧ1. В этот же момент времени происходит суммирование в этих СмДЧ7 и СмДЧ1 кодов, поступивших на их входы, при этом на их выходах, а значит и на соответствующих выходах устройства, в момент времени t 5 пo в тc коды, соответствующие числам

N,N.1 (х,,, +в-х + УМ.О-Е)

XN.NH + + ,

N,N41 (XN.N+I 2 Х,(1+ У)ч,1 Е)

X

N,N44 B.XK.N., + Е(хц,, + B-XN.O )

N,N + 3 (Хм, B-X. + УМ,2 Е)

HiNt-s N,K + 2 Е(.х + B Xf(, ;j,

УМ,Н,М (N,2N-1+ XN,7N-2+ E.yN,N-i)

В-х,.+ E)x,,. + B-x,.,)

X

Ha первом выходе устройства в этот же момент времени по витс код, соответствующий числу Vfg fj У-,п + B-Xf,f,.,+ + Я-У .о XN,N., + B.X,.,+ Д(х., + + В,-х,,о ) XN.N + B-XN,N., + Д Х N,, +

+ В-Д Х |р , т.е. в момент времени , после по влени первой группы кодов УМ,, yN.N-l

ходах цифрового рекурсивного фильтра по витс втора группа кодов у„ „ ,

VN.NM N,N+2 N.iN-i в з го же момент времени код, соответствующий числу у, , поступает на вход ЦПЗДЧ11 и. .на первый вход ПмДЧ 10, одновременно на его второй вход из 113УДЧ4 поступает код, соответствующи

коэффициенту Д. Коды Ун,л.1 i УМ.М ..., У|(-г одновременно поступают на входы соответствующих ЦЛЗДЧ5, код Уц,2Н-1 - на вход ЦПЗДЧ2. В этот же момент времени ка входы цифрового рекурсивного фильтра поступает треть группа выборок входных чисел х,, N.N+i N.N-1 которые подаютс на первые входы N-1-го ПнЦЧ8. Код

числа X

м,гм

поступает на первый вход

первого СмДЧ7, одновременно коды

.гм-и .-iN+aJ ,9N-i поступа- иуг на соответствующие входы N-1 ЦПЗДЧЗ, в этот же момент времени на выходе по витс код, соответствующий- числу УНЦ-Д (х„„+В.х, ,, + , В Д х„.о) Д к„, Д + 4ВД.х,м., + ,, + ,,о, ко- торый одновременно по витс на чет- вертом входе первого СмДЧ7, в этот же момент времени на выходе ПмДЧ16 по витс код, соответствующий числу XK,., .В, который одновременно по витс на втором входе первого СмДЧ7, а на его третьем входе по витс код числа, полученный в результа- те перемножени во втором Пм,ЦЧЗ и равный y.N./E (xK,fj.,+ B Xf,,,)-E Е.., + B-E-XN,N-Z

Б момент времени Г происходит суммирование кодов, поступивших на входы первого СмДЧ7. Одновременно на первом входе ПмДЧ12 по витс код, соответствующий числу уf, Х| + В Х.,+ Д Х;,, + В.д.х , , одновременно из ПЗУДЧ4 на второй вход ПмДЧ 12 поступает код,соответствующий числу . В2.

На первых входах ПмДЧ14 и одновременно на первых входах ПмДЧ15 по в тс коды, соответствующие числам

N,NH Ук. yn, 3 пер- вом входе первого ПмДЧЗ и на входе второй ЦЛЗДЧ2 - код, соответствующий числу У N., , одновременно из ПЗУДЧ4 на вторые входы ПмДЧ14, первый ПмДЧЗ

поступает код числа Д, а на вторые входы ПмДЧ13 - код числа Е.

В момент времени на выходе первого СмДЧ7 после операции сложени по витс код, соответствующий числу XM,, В Х„,ц,,+ ., + Д.Уи„ Хц,2.+ B.XH,N,.I+ Е (XN..N., ) + + Д(хн,1+ B.X., + Д-х„, -I- В-Д-х„ д) В.Хм,2ц.,+, Е.Хц,ц-1+ E-B.XN ,N.J + + Д-х„,+ Д В Ху,,,+ ,, + В-дЯх д, который одновременно поступает на вход Щ13ДЧ9. В этот же момент времени на выходе ПмДЧ12 по витс код, соответствующий числу (х + + , + Д Х,, + В-Д.х„,о)Е, который одновременно по витс на третьем входе второго СмДЧ7. На выходах ПмДЧ14 после перемножени кодов по в тс коды, соответствующие числам y«W (XN,N..+ Б-х„,+ Е.)Д х„,ц4,Д + ВДХм,м+ ЕДх,,о , ,,+ Е(х,,+ Вх„,о)Д;

Ук,2Н-1Д (N,2 N-2- Вх„,.2„.з+Ем., )Д

N.N-I+BK -J,, +E(XN,M.J .4) Д, которые одновременно по в тс на четвертых входах СмДч7 с номерами i+1,

где ,2,3N-2, а на четвертом

входе СмДЧ1 - код, полученный после перемножени кодов в первом ПмДЧЗ Ум,2и-,Д х„ 2Н-1+ В-Хц,гм-2,+Е Ун,г N,N-1+ BN.N-I +E(Xf,,2+ Вх,.5)Д. В этот же момент времени на вьгходах ПмДЧ12, всех ПмДЧ15, втором ПмДчЗ по в тс коды, соответствующие числам У.,и XN,N+BXN, +Д(х„, +Вх,о)Е; Ун, ,NM+SX,, )Е;

yN,N.,,KM ,, +Вх )Е;

VN-I N.,N-a+B N,, которые одновременно поступают на третьи входы соответствующих СмДч7, на третий вход СмЦч,

В момент времени на выходах цифрового рекурсивного фильтра по витс треть группа кодов, соответствующа числам + Вх.гн.., +ДУн,м +Еуц,(,,, ;

УИЛНЧ N,2N+1 N.SN ДУN, NM

УN,,зN-,Bxн,,N.,г,-Ey2N ., .

Таким образом, на выходах цифрового рекурсивного фильтра через , после окончани переходного процесса , по вл ютс группы кодов, число которых в группе равно степени распараллеливани входного процесса, и значени которых на каждом выходе представл ют собой отклик цифрового рекурсивного фильтра в каждый момент

пы, второй вход которого подключен к выходу j-ro коэффициента второй группы блока посто нной пам ти, выход j-ro коэффициента третьей группы которого подключен к первому входу j-ro умножител второй группы, выход i-ro умножител второй группы подключен к третьему входу (i+1)-ro сумматора, четвертый вход которого

времени на входное воздействие, опре-fO подключен к выходу (i+1)-ro умножител первой группы, выход К-го (К-2, N- l) элемента задержки первой группы подключен к второму входу К-го умножител второй группы, выход пер- f5

дел емой выражением

у. у. + В1 у. + В2 у,ч, .

Последнее обсто тельство позвол ет обрабатьгоать входные процессы, частота дискретизации которых превышает частоту работы узлов СмДЧ1, СмДЧ7, 1ЩЗДЧ2, ПмДЧЗ в.число раз, равное степени распараллеливани входного потока отсчетов.

Claims

Формула изобретени

вого и N-ro элемента задержки первой группы подключены к входам соответственно первого и второго элементов задержки, выходы которых подключены к вторым входам соответствен20 но первого и второго умножителей второй группы, выход первого элемента задержки первой группы вл етс пер- вьв информационным выходом фильтра, (i+1)-M информационным выходом кото- Цифровой рекурсивный фильтр, со- 25 рого вл етс выход (i+1)-ro сумматора , второй вход К-го умножител третьей группы соединен с входом (К-1)-го элемента задержки второй группы и вл етс К-м информационным входом

30 фильтра, N-M информационным входом которого вл етс вход (N-l)-ro элемента задержки второй группы, выход которого, подключен к входу третьего элемента задержки, выход которого

35 подключен к первому входу умножнтедержащий блок посто нной пам ти, первую группу из N умножителей .(М-коли- чество каналов), первую группу из N элементов задержки, первый сумматор , отличающийс тем, что, с целью повышени быстродействи , в него введены втора группа из N умножителей, (N-1) сумматоров, втора группа из (N-1) элементов задержки, треть группа из (N-1) умножителей, четыре элемента задержки и умножитель, причем выход i-ro (i-1, N-1) элемента задержки второй группы подключен к первому входу (i+l)-ro сумматора, второй вход которого подключен к выходу i-ro умножител третьей группы, первый вход которого подключен к выходу i-ro коэффициента первой группы блока по- сто нной пам ти, выход j-ro (j-1, N) сумматора подключен к входу j-ro элемента задержки первой группы, выход которого подключен к первому входу j-ro умножител первой груп-

л , второй вход которого подключен к выходу блока посто нной пам ти, первым информационным входом фильтра вл ютс соединенные между собой вто40 рой вход первого умножител третьей группы и первый вход первого сумматора , второй вход которого подключен к выходу умножител , выход N-ro умножител второй группы подключен к

45 входу четвертого элемента задержки, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора, четвертый вход которого подключен к выходу первого умножител первой группы.

пы, второй вход которого подключен к выходу j-ro коэффициента второй группы блока посто нной пам ти, выход j-ro коэффициента третьей группы которого подключен к первому входу j-ro умножител второй группы, выход i-ro умножител второй группы подключен к третьему входу (i+1)-ro сумматора, четвертый вход которого

л , второй вход которого подключен к выходу блока посто нной пам ти, первым информационным входом фильтра вл ютс соединенные между собой второй вход первого умножител третьей группы и первый вход первого сумматора , второй вход которого подключен к выходу умножител , выход N-ro умножител второй группы подключен к

входу четвертого элемента задержки, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора, четвертый вход которого подключен к выходу первого умножител первой группы.